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,智能制造,走進第四次工業(yè)革命,01,革命——生產力的爆發(fā),02,03,04,產業(yè)——中國智能制造2025規(guī)劃,,,,智能——第四次工業(yè)革命的到來,趨勢——工業(yè)的進擊之路,,,,蒸汽機,,,Alphago,,革命——生產力的爆發(fā),,,石器,,第 四 次 工 業(yè) 革 命人 機 物 互 聯(lián) 互 通,,四次工業(yè)革命,,,時間,,18世紀末,工業(yè)1.0 創(chuàng)造了機器工廠的 “蒸汽時代”,20世紀初,電力廣泛應用,蒸汽機,,,信息物聯(lián)系統(tǒng),從工業(yè)1.0 到工業(yè) 4.0,1970年代初,今天,工業(yè)2.0 將人類帶入分工明確、大批量生產的流水線模式和“電氣時代”,工業(yè)3.0 應用電子信息技術，進一步提高生產自動化水平，工業(yè)生產能力自此超越了人類的消費能力，人類進入了產能過剩時代。,自動化、信息化,工業(yè)4.0 開始應用信息物理融合系統(tǒng)（CPS）,復 雜 度,目標：建立一個高度靈活的個性化、數(shù)字化產品與服務的生產模式,關鍵點：“原材料（物質）”=“信息”。智能工廠使用了含有信息的原材料，實現(xiàn)了 “原材料（物質）”=“信息”，制造業(yè)將成為信息產業(yè)的一部分。,4,,,,老齡化,,產能過剩,人類工業(yè)史三次工業(yè)革命使得人類發(fā)展進入了空前繁榮的時代 三次工業(yè)革命產生的弊端 巨大的能源以及資源消耗 巨大的環(huán)境代價以及生態(tài)成本 21世紀，人類面臨空前的全球能源與資源危機、全球生態(tài)與環(huán)境危機、全球氣候變化危機的多重挑戰(zhàn) 社會老齡化,6,,互聯(lián)網的高度發(fā)展 越來越多功能強大的、自主的微型電腦（嵌入式系統(tǒng)）實現(xiàn)了與其他微型電腦和互聯(lián)網的互聯(lián) 物理世界和虛擬世界（網絡空間）以信息-物理系統(tǒng)（CPS）的形式實現(xiàn)了融合,7,,總體概念,,工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產方法。該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統(tǒng)—信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System) 相結合的手段，將制造業(yè)向智能化轉型,總體概念,兩大主題,一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統(tǒng)及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現(xiàn)二是“智能生產”，主要涉及整個企業(yè)的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業(yè)生產過程中的應用,8,,,趨勢——工業(yè)的進擊之路,,智能工廠的車間——基于無線、RFID（無線射頻識別芯片）、傳感器和服務的架構,10,,工業(yè)4.0下的產品特點,產品是信息載體 產品在整個完整的供應鏈和生命周期中都一直帶有自身信息產品是一個agent 產品會影響其所在環(huán)境產品具有自監(jiān)測功能 產品會對其自身狀態(tài)和環(huán)境進行監(jiān)測,我生產于2010年4月30日，5月3日出廠,請握中間,已經打開2分鐘了，請蓋上,智能工廠和智能生產集成了信息存儲、傳感、無線通信功能,11,,智慧工廠中的機器人技術,今天,明天,機器人不再被固定在 安全工作地點而是與人一起協(xié)同工作,新一代輕量化，靈活的機器人與人類在智能工廠一起協(xié)同工作,12,,核心技術內涵—人工智能,通過采用機器人、無人搬運機、無人工廠等人工智能技術，實現(xiàn)智能工廠的建設，大幅度提升企業(yè)成本競爭了，同時創(chuàng)造更多的服務與軟件行業(yè)崗位。,通過機器視覺，指紋識別，人臉識別，視網膜識別，虹膜識別，掌紋識別，專家系統(tǒng)，自動規(guī)劃，智能搜索，定理證明，博弈，自動程序設計，智能控制，機器人學，語言和圖像理解，遺傳編程等在工業(yè)制造中的實際應用，人工智能將越來越多的參與到工業(yè)4.0的推進當中，構建智能工廠。,自1956年“人工智能”被提出以來，經過50多年的發(fā)展，“人工智能”取得了長足的發(fā)展，但在現(xiàn)實生活中的應用還是太少。隨著工業(yè)4.0智能工廠概念的提出，機器人和人工智能將迎來一輪新的發(fā)展。,13,,技術基礎,,ICT是信息、通信和技術三個英文單詞的詞頭組合(Information Communication Technology，簡稱ICT) 。它是信息技術與通信技術相融合而形成的一個新的概念和新的技術領域。 近二三十年來，德國制造業(yè)已成功地利用信息通信技術（ICT）實現(xiàn)對工業(yè)生產過程的管理——如今，大約90%的工業(yè)生產過程已應用ICT技術,ICT,物聯(lián)網（Internet of things）是指通過各種信息傳感設備，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，與互聯(lián)網結合形成的一個巨大網絡。 目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。,物聯(lián)網,14,,技術基礎,,信息物理系統(tǒng)（CPS, Cyber-Physical Systems）是一個以通訊和計算為核心的集成的監(jiān)控和協(xié)調行動的工程化物理系統(tǒng)，是計算、通訊和控制的融合，具備很高的可靠性、安全性和執(zhí)行效率。,信息物理系統(tǒng),CPS雛形：1948年Wiener在《Cybernetics，or Control and Communication in the Animal and the Machine》一書所提出控制論以及我國著名科學家錢學森博士1954在《Engineering Cybernetics》一書中提出的“工程控制論” CPS官方正式提出來源于2007年《美國總統(tǒng)科學技術咨詢委員會報告》,發(fā)展過程,15,,三個特征,,通過價值網絡 實現(xiàn)橫向集成,工程端到端數(shù)字集成 橫跨整個價值鏈,垂直集成和網絡化的制造系統(tǒng),16,,三個特征,,通過價值網絡實現(xiàn)橫向集成,把產品、機器、資源、人有機聯(lián)系在一起，各公司各環(huán)節(jié)數(shù)據共享，實現(xiàn)產品全生命周期和全制造流程的數(shù)字化 由大規(guī)模批量生產向大規(guī)模定制生產轉變 由集中生產向網絡化異地協(xié)同生產轉變 由傳統(tǒng)制造企業(yè)向跨界融合企業(yè)轉變 協(xié)同、分享,17,,三個特征,,工程端到數(shù)字端集成橫跨整個價值鏈,,兩個特點 在所有終端實現(xiàn)數(shù)字化的前提下所實現(xiàn)的基于價值鏈與不同公司之間的一種整合 客戶可實現(xiàn)隨時參與和決策并自由配置各個功能組件 數(shù)字空間＝物理空間,18,,三個特征,,垂直集成和網絡化的制造系統(tǒng),在智能工廠中，制造結構將不是固定和事先定義好的，信息技術組合規(guī)則為不同情況自動形成特定結構。 確保調節(jié)器和傳感器通訊順暢 開發(fā)工廠模塊以及重新使用戰(zhàn)略 領導者和操作者需要接受培訓,歐盟“智能工廠”研發(fā)團隊FRAME采用世界上最先進的創(chuàng)新型傳感網絡技術和人機交互技術，開發(fā)出具有自我意識、自我學習和自我適應能力的智能型自動控制系統(tǒng)。,英飛凌對工廠進行智能化改造，提供面向物聯(lián)網的半導體解決方案，在2014年6月推出“工業(yè)4.0 試點基地”項目，應用于部分芯片生產。其智能卡與安全事業(yè)部全球總裁Stefan Hofschen認為在工業(yè)4.0時代，安全市場也會增長。,,19,,兩個戰(zhàn)略,,20,,海爾的工業(yè)4.0-建設智慧互聯(lián)工廠實現(xiàn)智能制造,,為適應互聯(lián)網+時代滿足消費者個性化需求，2014年海爾就通過了全流程實現(xiàn)互聯(lián)可視的互聯(lián)工廠體系的構建,將大規(guī)模制造升級為大規(guī)模定制通過大量傳感器、大數(shù)據信息化工具和機器人的協(xié)作，海爾互聯(lián)工廠可以高效地完成定制化批量訂單的生產，在不提高制造成本的基礎之上提升產品附加值，并為創(chuàng)新性設計的低成本實踐提供有力支撐。海爾沈陽冰箱互聯(lián)工廠：人員配置減少57% 單線產能100萬臺提升至180萬臺 單位面積產出50臺/平提升至100臺/平定單交付周期由15天降低到7天 截止到2015年第1季度海爾已建成沈陽冰箱互聯(lián)工廠、海爾佛山滾筒互聯(lián)工廠、海爾鄭州空調互聯(lián)工廠、膠南電熱互聯(lián)工廠、青島熱水器互聯(lián)工廠。,工業(yè)4.0典型案例,案例：海爾新能源互聯(lián)工廠.flv,21,,Amazon倉庫機器人-智能倉儲物流的典范 案例：亞馬遜倉庫機器人.flv,,亞馬遜已為其在美國的多個倉庫配備了橙色輪式機器人Kiva。這種機器人用于移動庫存貨架，員工再也不需要在堆滿貨物的長過道里尋找制定的商品。使用機器人可以減少每個商品的“被觸碰”次數(shù)，能幫助亞馬遜每年節(jié)省$4億-$9億的物流成本 幫助工人節(jié)省了50%以上的取貨時間 每個訂單的分揀和包裝費用為平均$3.5-$3.75，使用機器人可將其減少20%-40% 亞馬遜目前在美國的三座倉庫（加利福尼亞州，肯塔基州和德克薩斯州）中一共部署了1400臺Kiva機器人,工業(yè)4.0典型案例,22,,寶馬智能工廠：打造汽車工業(yè)4.0-智能工廠&智能車間 案例：全新寶馬7系車身生產及組裝過程-工業(yè)4.0的典范 不容錯過.flv,,寶馬公司在中國沈陽的鐵西工廠在沖壓、車身、涂裝和總裝四大車間內全面實施了工業(yè)智能化。 車身車間通過使用智能機器人和工業(yè)電腦控制技術，能效得到顯著提升。 機器人熱能回收技術更可每年節(jié)約超過780萬度電。 汽車制造最耗能的涂裝環(huán)節(jié)（約占汽車制造能耗的70%），實現(xiàn)節(jié)水30%，節(jié)能40%，減排20%。 相比傳統(tǒng)液壓機，華晨寶馬鐵西工廠的告訴沖壓機生產效率提升超過70%，節(jié)能50%。 截止2014年底，寶馬集團在全球使用的生產能耗中，來自于可再生使用的比例首次達到51%。,工業(yè)4.0典型案例,23,,實施工業(yè)4.0后將在多個領域帶來的變化,,去人力化,高度靈活性／大規(guī)模定制,P2P的客戶關系,分布式／地區(qū)化,降低了人員的使用數(shù)量，降低了人力成本占比,實時滿足客戶需求的動態(tài)產品規(guī)劃 實現(xiàn)各個生產環(huán)節(jié)的無縫對接，生產過程全程可監(jiān)控，縮短生產任務的轉換時間,去中介化，帶來商業(yè)模式的創(chuàng)新 制造業(yè)企業(yè)和客戶間的關系變得更加緊密,減小了規(guī)模效應，處理能力被分散到各地 能夠快速重新定義需求，制定更加符合客戶需求的生產流程,24,,實施工業(yè)4.0后將在多個領域帶來的變化,,快速迭代推出新產品,能力的大幅提升,資產周轉,隨著3D打印、3D掃描以及新材料的廣泛使用，產品的生產將變得更加高效 多種增強顯示、虛擬現(xiàn)實的設備及智能設備將指導人們設計、生產、使用產品,更加簡單、便利的人機交互使得工人得以快速使用新技術 自動機器人使日常運營需要的工廠更少,極大的降低了庫存量，提升了貨物周轉效率 設備正常運行的時間大大延長，降低了因為設備檢修和故障造成停機的損失,25,,互聯(lián)網+ “智能制造2025”,好好整,必須的必?。?！,26,,,,中國制造2025十大重點領域,,與傳統(tǒng)的規(guī)劃相比，《中國制造2025》的主要突出之處包括： 1、突出了創(chuàng)新驅動發(fā)展的戰(zhàn)略，始終將創(chuàng)新作為核心競爭力； 2、貫穿應對新一輪的科技革命和產業(yè)革命的內容，通過這個規(guī)劃實現(xiàn)從工業(yè)2.0、工業(yè)3.0到工業(yè)4.0的跨越式發(fā)展； 3、采取重點突破（右圖十大領域）的戰(zhàn)略。 《中國制造2025》明確，大力推動重點領域突破發(fā)展，聚焦新一代信息技術產業(yè)、高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農機裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械等十大重點領域。,新一代信息技術,農業(yè)機械裝備,生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械,新材料,電力裝備,節(jié)能與新能源汽車,先進軌道交通裝備,海洋工程裝備及高技術船舶,高檔數(shù)控機床和機器人,航空航天裝備,《中國制造2025》,十大重點領域,,27,,工業(yè)4.0概念下涵蓋的發(fā)展方向,,,工業(yè)基礎：自動化設備、工業(yè)軟件、數(shù)據安全、工業(yè)通信、 機器人等,物聯(lián)網：智能電網、智能儀器儀表、二維碼、智能安防等,智能產品：智能可穿戴設備、智能汽車、智能家居等,生產新模式：3D掃描、3D打印,服務互聯(lián)網：智能物流、生產服務化、開放設計服務等,1,2,3,4,5,28,,29,,,感謝您的聆聽,適用于工程設計/機械制造/配件加工等場合,